¿Cómo se transfiere el calor?
Una rama muy interesante de la física es la termodinámica, especialmente para comprender el funcionamiento de los compresores de aire. En este artículo hablaremos sobre la transferencia de calor, siguiendo nuestra introducción a la termodinámica.
¿Cómo se transfiere el calor?
Cualquier diferencia de
temperatura dentro de un cuerpo o entre diferentes cuerpos o sistemas conlleva una transferencia de calor, hasta que se alcanza un equilibrio de temperatura. Esta transferencia de calor se puede producir de tres maneras diferentes:
- a través de la conducción
- a través de la convección
- a través de la radiación
En situaciones reales, la transferencia de calor se produce simultáneamente, aunque no por igual en las tres formas.
La conducción es la transferencia de calor por contacto directo de partículas. Se produce entre cuerpos sólidos o entre finas capas de un líquido o gas. Los átomos vibratorios emiten una parte de su energía cinética a los átomos adyacentes que vibran menos.
La convección es la transferencia de calor entre una superficie sólida caliente y el fluido estacionario o en movimiento adyacente (gas o líquido), reforzado por la mezcla de una porción del fluido con el resto. Se puede producir como convección libre, por movimiento natural en un medio como resultado de las diferencias de densidad debido a las diferencias de temperatura. También se puede producir como convección forzada con un movimiento de fluido causado por agentes mecánicos, como por ejemplo un ventilador o una bomba. La convección forzada produce una transferencia de calor significativamente mayor como resultado de mayores velocidades de mezcla.
La radiación es la transferencia de calor a través del espacio vacío. Todos los cuerpos con una temperatura superior a 0 °K emiten calor por radiación electromagnética en todas las direcciones. Cuando los rayos de calor alcanzan un cuerpo, parte de la energía se absorbe y se transforma para calentar ese cuerpo. Los rayos que no se absorben pasan a través del cuerpo o se reflejan en él. En situaciones reales, la transmisión de calor es la suma de la transferencia de calor simultánea a través de la conducción, la convección y la radiación.
La transmisión de calor en un intercambiador de calor es, en cada punto, una función de la diferencia de temperatura predominante y del coeficiente de transferencia de calor total. Requiere el uso de una diferencia de temperatura media logarítmica Өm, en lugar de una aritmética lineal ΔT.
La diferencia de temperatura media logarítmica se define como la relación entre las diferencias de temperatura en los dos lados de conexión del intercambiador de calor según la expresión:
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